专利名称：离合器反作用盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于传输扭矩的离合器反作用盘。
背景技术：
该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能不构成现有技术。动力变速器装置可包括离合器装置，离合器装置连接到共轴的旋转构件以传输扭 矩。可通过施加推动力(即，在固定地连接到一个旋转构件的反作用盘与固定地连接到第 二个旋转构件的摩擦盘之间的压缩力)而选择性施用离合器装置。离合器装置可包括制动 器离合器装置，其将旋转构件连接到地面元件(例如，变速器外壳)。该压缩力可通过液压 活塞装置或其它合适的力促动器来施加。离合器接合期间由摩擦引发的振动可能导致操作者能察觉到的颤动。已经显示， 在具有多个反作用盘的离合器组中颤动的幅值减少，所述多个反作用盘在表面几何尺寸 (包括独立的不平整表面的离心率)方面相匹配。已知的离合器设计实践包括设计出具有 采用已知制造工艺(包括控制反作用盘的厚度和平整度)可实现的平整度的反作用盘。导 致不平整的表面离心率的公差受材料状况限制。该设计要求包括制造工艺控制器，制造工 艺控制器包括不通过和通过(NO-GO andGO)功能检具，在两个平行盘之间包括预定间距。用 于制造反作用盘的已知工艺包括金属压制。已知的是，在压制之后采用两种不同的制造工 艺来展平反作用盘以使得弯曲最小，从而实现与表面几何尺寸相关的设计要求。已知的制 造工艺包括在压制之前将金属片进行液压压缩以制成反作用盘和在压制之后进行板轧制， 从而制成反作用盘。源自于常见生产线的反作用盘的测试结果在引发颤动的能力方面差异很大。颤动 显示为在几乎任何条件下借助于特定反作用盘引发且仅在特定操作条件范围下借助于其 它反作用盘引发。被测试反作用盘的被测表面几何尺寸指示在表面波形和幅值中的差异。 批次间和批次内的偏差被研究且展示波形和幅值的偏差。这种偏差可能导致刚度和弹性响 应的偏差，该弹性响应能够导致负载分配和接触压力偏差。在压缩力下，波形的低阶空间频 率可能消失，而波形中的高阶空间频率仅可看到轻微减少。最坏的情形是，负载分配可能来 自于刚性部件，即，具有高幅值波形的高阶盘。在压缩力下借助于离合器施用活塞进行加 压时，十分平整的盘可能优选用于负载分配，但是当压缩力被释放时(即，离合器施用活塞 释放压力)，相对的反作用盘和摩擦盘可由于表面张力粘在一起且继续传输扭矩，称为拖滞 (分离不彻底)。当反作用盘和摩擦盘均十分平整时，拖滞相关的损失可能最大化，因为盘 之间的平均间距处于最小值。当压缩力被释放时，已知的是添加弹簧元件以将相对的反作用盘和摩擦盘分离，
3而在施加压缩力时依赖于摩擦盘的摩擦材料的磨损或弹性变形以使得平行且相对的反作 用盘和摩擦盘的实际接触面积最大。摩擦盘的低阶波形可用作弹簧元件。摩擦盘波形可用 作弹簧，这可能导致摩擦材料的局部过载，从而导致过度局部塑性变形、渗透率损失、摩擦 和温度，进而导致颤动。摩擦盘的波形可能导致高压力点的过度磨损并降低离合器容量，直 到波形被磨掉为止。反作用盘可能设计成具有结构化形式和刚度，通过平衡给定扭矩传输的扭矩容量 和旋转损失、压缩力、摩擦材料的弹性、离合器的摩擦特性、离合器组中盘的数量、花键拖滞 (spline drag)、设计结构以及反作用盘是用作旋转式离合器还是固定式离合器(即，制动 器离合器)的部件而进行最优化。
发明内容
一种扭矩传输离合器包括离合器反作用盘，该离合器反作用盘包括固定地附接到 刚性盘元件的环形反作用元件。该环形反作用元件包括预成形弹簧钢元件和垂直于刚性盘 元件的平面表面突出的多个波状件。一种扭矩传输离合器，包括离合器反作用盘，所述离合器反作用盘包括固定地附接到刚性盘元件的环形反作 用元件；和所述环形反作用元件包括预成形弹簧钢元件并包括垂直于所述刚性盘元件的平 面表面突出的多个波状件。其中，所述环形反作用元件响应于施加到所述刚性盘元件和相对摩擦盘的压缩力 而变形，使得所述环形反作用元件的干涉表面完全接触所述相对摩擦盘的摩擦表面。其中，所述环形反作用元件响应于所述压缩力而弹性变形为大致展平的表面。其中，所述环形反作用元件在所述压缩力被释放时施加恢复弹性力以使垂直于所 述刚性盘元件的平面表面突出的所述多个波状件恢复。其中，所述环形反作用元件在所述压缩力被释放时施加恢复弹性力以使垂直于所 述刚性盘元件的平面表面突出的所述多个波状件恢复，从而将所述离合器反作用盘与所述 相对摩擦盘分离。其中，垂直于所述刚性盘元件的平面表面突出的所述环形反作用元件的所述多个 波状件绕所述反作用元件的整个周边是连续和未间断的。其中，所述环形反作用元件围绕其周边具有垂直于所述刚性盘元件的平面表面的 恒定厚度。其中，所述环形反作用元件在施加压缩力时周向挠曲。一种扭矩传输离合器，所述扭矩传输离合器构造成在输入构件和输出构件之间传 输扭矩，所述扭矩传输离合器包括所述输入构件，所述输入构件联接到离合器反作用盘，所述离合器反作用盘包括 固定地附接到刚性盘元件的反作用元件；所述输出构件，所述输出构件联接到相对摩擦盘，所述相对摩擦盘与所述离合器 反作用盘相对；所述反作用元件，所述反作用元件包括预成形弹簧钢元件并包括垂直于所述刚性盘元件的平面表面突出的多个波状件；与所述离合器反作用盘共轴的所述相对摩擦盘；和装置，所述装置施加压缩力给所述离合器反作用盘和所述相对摩擦盘，以实现从 其经过的扭矩传输。其中，所述反作用元件响应于所述压缩力而弹性变形，使得所述反作用元件的干 涉表面完全接触所述相对摩擦盘的摩擦表面。其中，所述反作用元件响应于所述压缩力而弹性变形为大致展平的表面。其中，所述反作用元件在所述压缩力被释放时施加恢复弹性力以使垂直于所述刚 性盘元件的平面表面突出的所述多个波状件恢复。其中，所述反作用元件在所述压缩力被释放时施加恢复弹性力以使垂直于所述刚 性盘元件的平面表面突出的所述多个波状件恢复，从而将所述离合器反作用盘与所述相对 摩擦盘分离。其中，垂直于所述刚性盘元件的平面表面突出的所述反作用元件的所述多个波状 件绕所述反作用元件的整个周边是连续和未间断的。其中，所述反作用元件围绕其周边具有垂直于所述刚性盘元件的平面表面的恒定厚度。其中，所述环形反作用元件在施加压缩力时周向挠曲。
现将以举例的方式参考附图来描述一个或多个实施例，在附图中图1和图2是示出了根据本发明实施例的扭矩传输离合器的二维示意图，该扭矩 传输离合器包括离合器反作用盘和相对摩擦盘。
具体实施例方式现在参考附图，其中附图仅为了示出某些示例性实施例的目的且不是为了限制所 述实施例，图1和图2示意性地示出了扭矩传输离合器100，扭矩传输离合器100包括离合 器反作用盘10和与离合器反作用盘10相对的摩擦盘(也称为相对摩擦盘20)。在一个实 施例中，活塞装置50构造成施加压缩力给离合器反作用盘10和相对摩擦盘20，以实现从其 经过的扭矩传输。描述了正交坐标轴，包括具有共同点A的x、y和ζ轴。在各个附图中相 同的附图标记指代相同的元件。图1是在χ-y平面内的扭矩传输离合器100的示例性离合器反作用盘10的二维 示意图。离合器反作用盘10具有优选的未压缩形式，包括固定地附接到且安装到刚性盘元 件11上的环形反作用元件12。环形反作用元件12采用多个铆钉19或其它合适附接机构 固定地附接到刚性盘元件11。刚性盘元件11优选地由钢制成且与输入构件观共轴并可 旋转地联接到输入构件观以传输扭矩。反作用元件12是由弹簧钢或钢合金制成的环形元 件。反作用元件12具有内径Dl和外径D2，且包括干涉表面15和第一表面13，参考图2所
7J\ ο图2示出了在y-z平面内描绘的扭矩传输离合器100的相应二维示意图，扭矩传 输离合器100包括离合器反作用盘10和相应的摩擦盘20。离合器反作用盘10包括刚性盘元件11和具有干涉表面15的反作用元件12。当活塞装置50被控制施加压缩力时，干涉表 面15可压缩地联接摩擦盘20以实现扭矩传输。刚性盘元件11优选地在ζ方向上是大致 平面的。摩擦盘20优选地联接到输出构件沈，摩擦盘20和输出构件沈两者均与离合器反 作用盘10共Z轴。摩擦盘20包括优选由钢制成的刚性盘元件M，摩擦材料23固定到附接 到刚性盘元件M上。摩擦材料23优选地包括环形摩擦表面22，摩擦表面22在x-y平面 内是大致平坦的且与离合器反作用盘10的反作用元件12的干涉表面15相对应。当施加 压缩力以在ζ方向上平移反作用盘10时，反作用元件12的干涉表面15与摩擦盘20的摩 擦表面22干涉。应当理解的是，当扭矩传输离合器100构造成用作制动器离合器装置时， 摩擦盘20可固定地附接到变速器外壳。摩擦盘20的设计要素是本领域技术人员容易理解 的。离合器反作用盘10的反作用元件12优选地预成形具有多个波状件。反作用元件 12进行厚度和材料/表面处理，以便当例如从可控制活塞装置50施加压缩力时允许反作用 元件12抵靠摩擦盘20的摩擦表面22弹性变形并展平。这可增加离合器反作用盘10与摩 擦盘20之间的实际表面接触面积。当压缩力被释放时，反作用元件12抵靠刚性盘元件11和摩擦盘20施加恢复弹性 力以将刚性盘元件11从摩擦盘20分离，从而优选地使得反作用元件12返回到其初始未压 缩的形式。在所示的实施例中，反作用元件12包括多个波状件，所述波状件在干涉表面15的 ζ方向上突出，即垂直于由刚性盘元件11的平面表面限定的x_y平面。波状件优选地以绕 反作用元件12的整个周边的连续且未间断的方式形成。反作用元件12还包括在第一表面 13中的波状件，所述波状件相应于干涉表面15中的波状件。干涉表面15中的波状件包括 相对于ζ轴来描述的多个拱部16和凹部18。在一个实施例中，如图所示，在干涉表面15上 具有三个凹部18和三个拱部16。包括反作用元件12的离合器反作用盘10可以ζ方向上以尺寸表征，优选在反作 用元件12处于未压缩状态时。第一尺寸Zl描述反作用元件12的ζ向材料厚度。在图1 的实施例中，描述反作用元件12的ζ向材料厚度的第一尺寸Zl优选地在反作用元件12的 径向和周向两个方向上是大致恒定的。第二尺寸Z2描述反作用元件12的每个拱部16的最高点与每个凹部18的最低点 之间的ζ向距离。第三尺寸Z3描述拱部16的最高点与刚性盘元件11的表面之间的ζ向 距离，反作用元件12安装在刚性盘元件11的该表面上。示例性反作用元件12的设计要素包括干涉表面15的表面面积、依照内径Dl和外 径D2限定的干涉表面15的扭矩传输容量、以及考虑压缩力和应力的反作用元件12的挠曲 特性。当离合器反作用盘10被压缩地施加至摩擦盘20时，输入构件观与输出构件沈 之间经过离合器100传输的扭矩考虑摩擦表面上的压力分布，即，反作用元件12的干涉表 面15施加到摩擦盘20的摩擦表面22上。传输扭矩(Tq)可以按如下计算Tq = 0. 5*f*(Dl+D2)*i^[1]其中f是摩擦系数，且&是通过使用活塞装置50经过离合器反作用盘10施加到反作用元件12和摩擦盘20的压缩力或法向力的幅值。因此，对于给定的系统来说，本领域 技术人员能够设计反作用元件12的干涉表面15的内径Dl和外径D2，从而获得在输入构 件观与输出构件26之间的期望或最大扭矩传输。通过考虑设计因素、尺寸约束以及离合 器100和相关联的变速器装置的特征，本领域技术人员能够计算与期望扭矩相关联的压缩 力或法向力&，从而设计反作用元件12的负载/挠曲特性和材料选择。压缩力&的优选 幅值是实现从其经过的扭矩传输所需的施加到离合器反作用盘10和相对摩擦盘20上的压 缩力的幅值，且基于具体离合器应用的扭矩传输需求而确定。反作用元件12的设计因素包 括第一尺寸Zl (即，反作用元件12的材料厚度)、第二尺寸Z2 (即，反作用元件12的每个 拱部16的最高点与每个凹部18的最低点之间的ζ向距离)、以及第三尺寸^3(即，拱部16 的最高点与刚性盘元件11的表面之间的ζ向距离，反作用元件12安装在刚性盘元件11的 该表面上)，同时考虑诸如弹性模量的材料属性。反作用元件12的优选设计包括第一尺寸 Z1、第二尺寸Z2、第三尺寸以及材料的弹性模量，使得在施加压缩力&时反作用元件12 在ζ方向上变形成大致展平的形状，从而使得反作用元件12的干涉表面15完全物理接触 摩擦盘20的环形摩擦表面22，以传输扭矩。反作用元件12优选弹性地变形，即在释放压缩 力或法向力&时反作用元件12变换到其初始的波状未压缩形状。当压缩力或法向力&减 少或释放时，反作用元件12施加恢复弹性力以变换到其波状未压缩形式。应当理解的是， 扭矩传输是参考单个离合器反作用盘10和摩擦盘20来描述的，且可应用于具有多个离合 器反作用盘10和多个摩擦盘20的离合器装置中。通过控制前述的材料属性和物理尺寸，包括其材料的弹性模量和第一尺寸Z1、 第二尺寸Z2、第三尺寸Z3，反作用元件12和离合器反作用盘10获得优选的恢复弹性 力。在一个实施例中，反作用元件12由钢或钢合金制成，该钢或钢合金优选地具有约为 2. 12E+05MPa的弹性模量。反作用元件12优选地设计成在ζ方向上变形，使得在将压缩力 或法向力&施加给离合器反作用盘10和摩擦盘20时，干涉表面15完全物理接触摩擦盘20 的摩擦表面22。优选地，压缩力或法向力！^均勻地施加在干涉表面15和摩擦表面22上。当施加压缩力&时，反作用元件12周向挠曲。离合器反作用盘10包括对于每个 应用的预定尺寸形状和恢复弹性力，以在施加压缩力&时获得大致展平的表面，以便使得 反作用元件12与摩擦盘20的摩擦表面22之间的接触表面面积最大。当施用离合器100 时，与反作用元件12的周向挠曲相关联的实际接触面积的增加会使得被传输的扭矩增加。 实际接触面积的增加会使得允许的离合器打滑时间增加而不会导致离合器摩擦盘20的局 部过热。当释放压缩力&时，反作用元件12返回到其未压缩形式，以使得反作用元件12与 摩擦盘20的摩擦表面22之间的接触表面面积最小。在释放压缩力&时由反作用元件12 施加的恢复弹性力促使摩擦盘20远离该反作用元件12，从而减少了接触表面面积。与打开 的离合器旋转损失(open clutch spin losses)相关联的被传输扭矩随着实际接触表面面 积的减少而减少。反作用元件12用作弹簧，该弹簧具有超过所施加压缩力的阈值水平的最大柔顺 性，以实现与摩擦盘20的摩擦表面22的最大接触。反作用元件12的恢复弹性力基本足以 克服在反作用元件12与摩擦盘20的摩擦表面22之间发生的毛细粘附并促使盘分开，导致 在自由状态下(即，当所施加的压缩力已经被释放时)在x-y平面内的接触表面面积最小。
本发明已经描述了某些优选实施例及其变型。在阅读和理解说明书之后，可以想 到进一步的变型和变换。因此，本发明不旨在限制于作为设想用于实施本发明的最佳模式 所公开的具体实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。
权利要求
1.一种扭矩传输离合器，包括离合器反作用盘，所述离合器反作用盘包括固定地附接到刚性盘元件的环形反作用元 件；和所述环形反作用元件包括预成形弹簧钢元件并包括垂直于所述刚性盘元件的平面表 面突出的多个波状件。
2.根据权利要求1所述的扭矩传输离合器，其中，所述环形反作用元件响应于施加到 所述刚性盘元件和相对摩擦盘的压缩力而变形，使得所述环形反作用元件的干涉表面完全 接触所述相对摩擦盘的摩擦表面。
3.根据权利要求2所述的扭矩传输离合器，其中，所述环形反作用元件响应于所述压 缩力而弹性变形为大致展平的表面。
4.根据权利要求3所述的扭矩传输离合器，其中，所述环形反作用元件在所述压缩力 被释放时施加恢复弹性力以使垂直于所述刚性盘元件的平面表面突出的所述多个波状件 恢复。
5.根据权利要求4所述的扭矩传输离合器，其中，所述环形反作用元件在所述压缩力 被释放时施加恢复弹性力以使垂直于所述刚性盘元件的平面表面突出的所述多个波状件 恢复，从而将所述离合器反作用盘与所述相对摩擦盘分离。
6.根据权利要求1所述的扭矩传输离合器，其中，垂直于所述刚性盘元件的平面表面 突出的所述环形反作用元件的所述多个波状件绕所述反作用元件的整个周边是连续和未 间断的。
7.根据权利要求1所述的扭矩传输离合器，其中，所述环形反作用元件围绕其周边具 有垂直于所述刚性盘元件的平面表面的恒定厚度。
8.根据权利要求1所述的扭矩传输离合器，其中，所述环形反作用元件在施加压缩力 时周向挠曲。
9.一种扭矩传输离合器，所述扭矩传输离合器构造成在输入构件和输出构件之间传输 扭矩，所述扭矩传输离合器包括所述输入构件，所述输入构件联接到离合器反作用盘，所述离合器反作用盘包括固定 地附接到刚性盘元件的反作用元件；所述输出构件，所述输出构件联接到相对摩擦盘，所述相对摩擦盘与所述离合器反作 用盘相对；所述反作用元件，所述反作用元件包括预成形弹簧钢元件并包括垂直于所述刚性盘元 件的平面表面突出的多个波状件；与所述离合器反作用盘共轴的所述相对摩擦盘；和装置，所述装置施加压缩力给所述离合器反作用盘和所述相对摩擦盘，以实现从其经 过的扭矩传输。
10.根据权利要求9所述的扭矩传输离合器，其中，所述反作用元件响应于所述压缩力 而弹性变形，使得所述反作用元件的干涉表面完全接触所述相对摩擦盘的摩擦表面。
全文摘要
本发明涉及离合器反作用盘。扭矩传输离合器包括离合器反作用盘，该离合器反作用盘包括固定地附接到刚性盘元件的环形反作用元件。该环形反作用元件包括预成形弹簧钢元件和垂直于所述刚性盘元件的平面表面突出的多个波状件。
文档编号F16D13/68GK102094908SQ20101011990
公开日2011年6月15日 申请日期2010年2月12日 优先权日2009年1月13日
发明者G·莫尔杜霍维奇 申请人:通用汽车环球科技运作公司